半导体周报0811-模拟芯片

创建时间:2024-08-12 08:57

半导体周报-0811

一、行业新闻及动态

1、半导体设计:

《科创板日报》22日讯, 星曜半导体官微消息,7月21日,浙江星曜半导体有限公司正式发布全新一代小尺寸Band 2、Band 3、Band 7双工器芯片。三款产品均为1411尺寸,此尺寸为目前全球范围内最小分立双工器芯片尺寸,且为全球首次发布。此前,该公司相继获得华勤技术、龙旗科技、天珑移动、国兴网络、以晴集团、易赛等产业链资源的投资。

 

《科创板日报》26日讯,消息称,三星电子下一代旗舰平板Galaxy Tab S10预计将采用联发科天玑9300+处理器,将打破三星旗舰平板之前高通骁龙芯片独占的策略。

 

2、半导体制造及封测:

财联社7月26日电,美国半导体产品封装和测试服务提供商Amkor于7月26日宣布,已与美国商务部签署了一份不具约束力的初步条款备忘录,以接收拟议的《芯片和科学法案》激励资金,美国商务部拟议直接资助多至4亿美元。Amkor于2023年11月宣布,计划在亚利桑那州建设首个美国国内外包半导体封装和测试(OSAT)工厂。Amkor计划在新工厂投资约20亿美元并雇用约2000名员工。

 

财联社7月26日电,有媒体报道称,台积电在德国德累斯顿的半导体晶圆厂,将在几个星期内动工建设,预计今年秋天开工。对此,台积电7月26日下午回应表示,德国设厂按照计划进行,美国亚利桑那厂进展也很顺利。按照规划,台积电德国德累斯顿厂预计今年第四季度开始兴建,2027年量产。

 

《科创板日报》25日讯,7月24日,三安半导体举行芯片二厂M6B设备入场仪式,标志着三安SiC项目二期通线在即。三安SiC项目总投资达160亿人民币,项目达产后,将具备年产36万片6吋SiC晶圆、48万片8吋SiC晶圆的制造能力。预计到今年12月,M6B将实现点亮通线,8吋SiC芯片将正式投产。

《科创板日报》23日讯,据业界透露,LG Innotek正在物色与拥有玻璃穿透电极(TGV)、玻璃切割加工等半导体玻璃基板核心技术的公司合作。据悉,公司已着手为制造半导体玻璃基板做基础准备,并进行了相当一部分技术协商。

 

《科创板日报》25日讯,龙芯中科公告,公司服务器芯片3C6000样片已于近日回片,完成基本功能测试和初步性能测试,总体符合预期。龙芯3C6000采用自主指令系统“龙架构”,单硅片集成16个LA664处理器核,支持同时多线程技术,并可通过龙链技术支持单芯片多硅片互连形成32核或更多核的芯片版本,以及扩展多芯片互连支撑多路服务器方案。

 

《科创板日报》25日讯,7月24日,三安半导体举行芯片二厂M6B设备入场仪式,标志着三安SiC项目二期通线在即。三安SiC项目总投资达160亿人民币,项目达产后,将具备年产36万片6吋SiC晶圆、48万片8吋SiC晶圆的制造能力。预计到今年12月,M6B将实现点亮通线,8吋SiC芯片将正式投产。

 

3、       其他:

财联社7月24日电,荷兰半导体设备制造商ASM国际二季度营收7.061亿欧元,分析师预期6.884亿欧元;二季度订单7.554亿欧元,分析师预期7.086亿欧元;二季度订单积压15.8亿欧元,分析师预期15.4亿欧元;二季度运营利润率25.1%,分析师预期28.6%;二季度毛利润率49.8%,分析师预期50.1%;预计下半年营收将较上半年增长大约15%。

 

财联社7月24日电,消息人士表示,三星电子第四代高带宽内存(HBM3)芯片已获得英伟达首次批准在其处理器中使用。三星尚未达到英伟达对第五代HBM3E芯片的标准。

 

《科创板日报》22日讯, 星曜半导体官微消息,7月21日,浙江星曜半导体有限公司正式发布全新一代小尺寸Band 2、Band 3、Band 7双工器芯片。三款产品均为1411尺寸,此尺寸为目前全球范围内最小分立双工器芯片尺寸,且为全球首次发布。此前,该公司相继获得华勤技术、龙旗科技、天珑移动、国兴网络、以晴集团、易赛等产业链资源的投资。

 

 

 

2.       本周话题——模拟芯片        

半导体产品通常可根据其类型划分为四大类,即光电器件、传感器器件、分立器件和集成电路,模拟芯片市场规模占据整个半导体行业的 15.5%。在这些分类中,集成电路在半导体行业市场规模中占据主导地位。集成电路涵盖了多个重要子领域,包括模拟芯片、微处理器芯片、逻辑芯片以及存储芯片等。根据 WSTS 数据,2022 年全球半导体市场的总规模为 5740.84 亿美元,其中集成电路市场规模占据整个半导体市场规模的 82.6%,模拟芯片市场规模占据整个半导体市场规模的 15.5%。

根据处理信号类型的不同,集成电路又可分为数字芯片和模拟芯片。模拟芯片主要是指由电容、电阻、晶体管等组成的模拟电路集成在一起用来处理连续函数形式模拟信号的集成电路。现实世界中的声音、光线、温度、压力等信息通过传感器处理后形成的电信号即模拟信号,其变化是关于时间的连续函数。

模拟信号用一系列连续变化的电磁波或电压信号来表示信息内容,其幅度取值具有连续的特点;数字信号用离散信号表示信息内容,幅度的取值具有等距离散的特点。模拟芯片专门设计用于捕获、处理和传输连续性模拟信号,例如声音、温度和光线,而不同于数字信号的离散性。模拟芯片能够对实时变化的电压和电流信号进行广泛的处理,包括信号放大、滤波、调制等操作,为模拟信号的采集、处理和传输提供了关键支持。模拟电路是模拟芯片的基本构成元素,其组成部分主要包括电阻、电容、晶体管、二极管等元件,这些基本元件形成了模拟电路的构建块,它们根据具体应用的要求被组合和配置,以执行各种信号处理和控制任务。

 

模拟芯片产品功能示意图

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资料来源:思瑞浦招股说明书,东海证券研究所

模拟芯片是连接数字世界与现实世界的桥梁,产品具有较长的生命周期。模拟芯片可以把现实中的信号在通过传感器处理后的输出的电信号转化为模拟信号,并进一步的进行放大、滤波。与数字芯片相比,模拟芯片有很大不同:

(1)处理的信号不同:数字芯片是用来处理数字信号的,而模拟芯片是用来处理模拟信号的。数字信号是由 0 和 1 组成的二进制数,它可以在电子系统中进行存储、传输和运算。模拟信号是由连续变化的物理量表示的,它可以反映真实世界的信息,如声音、图像等。

(2)内部结构和工作原理不同:数字芯片主要由 CMOS 结构的晶体管组成,它们可以实现逻辑门、触发器、计数器等数字逻辑功能。模拟芯片主要由 PN 结构或其他特殊工艺的晶体管组成,它们可以实现放大器、滤波器、反馈电路等模拟电路功能。

(3)设计难度和要求不同:数字芯片的设计主要依赖于数学和逻辑,它可以利用 EDA 工具进行仿真和验证。模拟芯片的设计主要依赖于物理和电路,它需要考虑元器件的特性、匹配、噪声、失真等因素,因此需要更多的经验和知识,

“人”在模拟芯片设计中扮演了最关键的角色。

(4)       生命周期不同:数字芯片的生命周期通常比模拟芯片短,数字芯片的生命周期只有 1-2 年,而 TI 表示模拟芯片的生命周期可长达 10-15 年,另外,从 ADI 收入的产品拆分来看,50%以上的收入由 10 年以上的产品贡献,因此一旦切入某个模拟芯片产品,该产品的收入贡献会长期且稳健。

模拟芯片工艺具有种类繁多的特点,用于实现模拟集成电路的加工制造模拟芯片工艺通常包括半导体基片、沟槽和井、氧化层、材料沉积和蚀刻、掺杂、金属层和测试和验证等。与数字芯片主要采用 CMOS 工艺不同,模拟芯片具有多种工艺选项,包括 CMOS 工艺以及 Bipolar、DMOS、BiCMOS、BCD 等其他工艺。CMOS 工艺使用 PMOS 和 NMOS 晶体管,依赖电路结构获得参数匹配。Bipolar 工艺使用双极晶体管构成模拟电路,通过精密的掺杂制程控制获得匹配性。DMOS 工艺通过双重扩散制程使源极和漏极间隔很近,提高密度,用于构建驱动电路。BiCMOS 工艺在同一芯片上集成 BJT 和 CMOS 器件,组成复杂混合信号电路。BCD 工艺在一片硅基底上制作双极晶体管、CMOS 和 DMOS 器件,可灵活搭配使用。

模拟芯片工艺类别

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资料来源:东海证券

专用型芯片需要根据客户需求和特定系统设备对产品的参数、性能、尺寸的需求进行专门设计,因此定制化程度更高,相比于通用型芯片,专用型芯片往往具有设计壁垒高、毛利率更优等特点。在产品划分方面,专用型模拟芯片通常会依据下游应用领域以及产品进行细分;通用型芯片则为标准化产品,适配于各样的电子系统,生命周期更长。

电源管理芯片是指用于管理电池与电路之间的关系,负责电能的转换、分配、检测和监控等功能的集成电路。其芯片类别主要可以分为线性稳压器、电池管理芯片、DC/DC 开关稳压器、AC/DC 转换器和控制器、LED 驱动器、显示电源驱动器和栅极驱动器等,应用于稳压器、电源监控、电源开关、充电管理、电机控制、LED 驱动等。电源管理芯片具有以下特征:零电流编程,最大输出电流 800mA;内置系统,无需外部组件;关闭模式下支持 25uA 的静态电流;无涓流充电模式实现低功耗;软启动限制开机浪涌电流。

电源管理模拟芯片划分

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资料来源:东海证券

信号链芯片能够高度集成、降低系统复杂度,它可采集各种信号类型,进行高精度、稳定的模数/数模转换,并实现数字滤波、信号增益等功能,具备灵活性和可扩展性,可根据需求定制和升级,其产品类别主要包括放大器、数模转换器、时钟器、定时器、比较器等。信号链芯片广泛应用于工业自动化、医疗设备和通信设备领域,提高控制和监测精度,为医疗诊断、通信质量和稳定性等提供支持。

信号链模拟芯片种类划分

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资料来源:东海证券

以最广泛的 CMOS 芯片为例子,CMOS 图像传感器采用 CMOS 工艺制程,集成像素传感单元、readout 电路、模拟前端信号处理电路等模拟功能模块,在光电转换过程中实现光电转换与图像信号采集。最终,CMOS 芯片将光信号转换为数字信号整理而成的电子图片,而视频则是众多图片信号的集成,最终光信号被记录在手机、电视、电脑、显示屏等多个电子终端设备上。由于 CMOS 规模较大,又通常具备较高的标准性,市场通常将 CMOS 芯片从广义的信号链产品中分离出来。

 

商业模式:

模拟芯片厂商的经营模式主要有三种:IDM 模式、虚拟 IDM 模式和 Fabless 模式,国际大厂多为 IDM模式,目前国内厂商大多采用 Fabless 模式。

目前厂商的三大模式

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资料来源:东兴证券

IDM 模式意味着集成设备制造,既具有自主芯片设计能力,又拥有自主的芯片制造产能。这种模式的优势在于产能有保障,龙头厂商多采用这种模式;成本较低,毛利率较高,在 60%-70%之间;产业链更长、利润空间更大。但这种模式需要大量资本投入,适合体量大的公司。

海外模拟芯片产业链多数采用 IDM 模式,如德州仪器,亚德诺等公司都拥有自己的晶圆厂,这种模式一方面掌握更加长的产业链,成本上相对会更有优势,企业盈利能力也更高;另一方面,IDM 模式可以满足客户定制化需求,开发周期相对更短。

虚拟 IDM 模式是利用第三方的产能和工艺,进行快速设计和制造。与传统 IDM 相比,少了晶圆代工的环节,与 Fabless 相比,多了封装测试和市场客户的环节。相比纯 Fabless 模式,这种模式具备一定成本优势,可以更好地切入高端产品市场。但与 IDM 模式相比,产能受制于人。

Fabless 模式仅负责设计,产能全部依赖外部代工厂。国内模拟芯片公司以灵活的 fabless 模式为主,该种模式下创业企业的开发成本更低,仅付出初期的设计开发费用便可交由后端的晶圆代工厂流片。这种模式在模拟芯片初期的国产替代中取得了巨大的发展,但模拟芯片企业后期进军高端和布局差异化赛道,必将逐步走向“虚拟 IDM”和“IDM 模式”。

 

市场规模:

国内模拟 IC 是全球模拟 IC 市场的主要参与者,持续稳步增长,国内模拟芯片行业百舸争流。据 Frost&Sullivan 数据,2023 年中国模拟 IC 市场增长至 3026.7 亿元。随着越来越多模拟芯片优质公司上市,国内模拟芯片行业百舸争流

 

模拟IC市场规模

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资料来源:东兴证券

2023 年全球半导体市场受到通胀和需求疲软影响,预计 2024 年将强劲复苏,长期趋势向好。WSTS 预计 2023 年全球半导体市场规模预计将达到 5150 亿美元,降幅为 10.3%。在全球市场中,2023 年欧洲和日本预计将呈现增长态势,增长率分别为 6.3%和 1.2%。然而,其他地区则预计将面临衰退,美洲地区预计下降 9.1%,亚太地区预计将下降 15.1%。

受半导体市场整体影响,2023 年模拟 IC 市场规模有所下降,伴随着市场逐渐回暖,未来模拟 IC 市场增长趋势明显。WSTS 数据表明 2023 年模拟 IC 市场规模从 2022 年的 889.8 亿美元缩小至 839.1 亿美元。2024 年模拟 IC 市场会随着半导体行业整体的回暖逐步确定增长趋势。

据 Morder Intelligence 预测,预计 2024 年全球模拟 IC 市场有望增长至 912.6 亿美元,2029 年模拟 IC市场有望增长至 1296.9 亿美元。其中亚太地区将成为市场最大的市场,也同时将成为增长速度最快的市场。

 

竞争格局:

目前全球模拟芯片行业竞争格局稳定且分散,头部企业较难取得垄断优势,CR5 仅为 52%。这主要是由于模拟芯片依靠工程师经验和技术,因而龙头公司在不同的行业和产品上都形成了独特的壁垒。此外,国际模拟巨头近年来加速向汽车、工业等高毛利的下游领域布局,也导致了竞争壁垒不断扩大。

2023全球模拟芯片竞争格局

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资料来源:ICsight,来觅数据

从全球模拟芯片市场份额来看,模拟芯片市场仍由境外企业主导。德州仪器龙头效应明显,占据市场总份额 19%;亚德诺紧随其后,市场份额占比约为 9%。

德州仪器(TI)主要业务是模拟芯片和嵌入式处理器等,产品分类包括放大器、音频、时钟和计时、ADC/DAC、DLP、接口、隔离器件、逻辑和电压转换、MCU 和处理器、电机驱动、电源管理、射频和微波、传感器、开关和多路复用器、无线连接等 17 个类别,产品系列有 80000 多个器件。TI 产品线可以分为模拟(电源和信号链)、嵌入式处理器和其他三大部门。2023 年,TI 实现营业收入175.19 亿美元;其中模拟部门收入占 74%,嵌入式处理器占 19%,其他部门占 7%。TI 的产品销售给超过 100,000 个客户,客户群多元化,超过 40%的收入来自 TI 最大的 100 家以外的客户。TI 产品下游应用广泛,工业和汽车两个领域收入占比超过 70%。按照下游应用分类,TI2023 年的收入占比构成为:工业占 40%、汽车占 34%、个人电子设备占 15%、通信设备占 5%、企业级系统占 4%、其他占 2%。其中,2023 年约 75%的收入来自直接销售,25%的收入来自代理商等其他模式销售。

亚德诺的产品线涵盖了模拟芯片的关键领域,拥有超过 75000 个产品型号。亚德诺提供了从模拟到数字、从电源管理到传感器和执行器的广泛产品系列,以及高性能的数字信号处理器。产品可分为以下五大类型:模拟和混合信号产品、电源管理产品、放大器/射频和微波产品、基于 MEMS 技术的传感器和执行器产品、传感器和执行器和数字信号处理和系统产品(DSPs)。2023 年,ADI 的产品销售给超过 125,000 个客户,实现营业收入 123.06 亿美元;其中超过 50%的收入来自工业领域,24%来自汽车领域。

两大龙头企业持续加大资本性支出,过去 10 年 CAPEX 不断增加。2013—2023 年,TI 的资本性支出由 4.1 亿美元增长到 2023 年的 50.7 亿美元;ADI 的资本性支出由 1.2 亿美元增长至 12.6 亿美元。2024年,德州仪器持续扩大资本性支出,Q1 资本性支出为 12.48 亿美元,较去年同期增长 27.09%。同样亚德诺也采取了持续扩张的策略,2024 年 Q1 资本性支出为 2.23 亿美元,较去年同期增长 26.58%。

国内情况:

目前国内模拟芯片产品类别与下游领域与海外龙头差距较大,主要区别有两点:1)海外龙头如德州仪 器等,产品料号超 10 万个,分布领域广,而国内多数企业料号数量位于 1000-3000 区间。2)海外龙 头如德州仪器、亚德诺等毛利率相对较高,在 60%以上,多布局工业、汽车等中高端领域,而国内企业 多数扎根消费领域,毛利率多数在 40%以下。

2022 年以来,半导体行业进入下行区间,模拟芯片亦受到影响。加之海外巨头为了获取中国市场份额,启动了价格战,导致模拟芯片库存居高不下,价格也位于平均低位。不过随着 AI 产品创新、工业复苏以及国内厂商强劲的国产替代能力,目前海外巨头财报指引库存已恢复正常,行业正迎来复苏。

近年以来,国内半导体行业快速发展的同时,模拟芯片也取得了长足的进步。由于模拟芯片依赖工程师经验,制程要求不高,模拟芯片创业一度十分火热。来觅数据显示,全国模拟芯片企业数量超 1,800 家,多数成立于 2018 年之后。投融活动活跃的同时,模拟芯片资本市场表现也十分耀眼。自 2019 年以来,科创板共有 26 家模拟芯片公司,其中 16 家模拟芯片公司市值不超过 50 亿元。根据全球半导体贸易组织数据,2023 年全球 IC 销售额中,模拟电路占比 19%。而 A 股上市公司中模拟芯片公司营收占比 27%,远超国际水平。相较海外,我国模拟芯片行业整体呈现出多而不强的特点。

由于国内模拟芯片产业结构、竞争格局等原因,复苏进度可能较海外有所延后,拐点或还需等待。在2020-2022 年的缺芯潮与国产替代下,国内模拟龙头已经进入了下游龙头厂商供应链,技术积累与资金储备较深,2022 年 4 季度以来模拟行业整体出现下游库存高企、需求疲软、汽车增速放缓等情况,在竞争格局上,德州仪器在 2023 年 5-6 月份已经宣布在中国大陆进行全面降价,以抢夺中国市场,在宏观经济及行业需求下行、海外厂商强势竞争的环境下,行业出清趋势较为明显,这有利于国内模拟龙头进行并购收购,在下行期充实自身产品矩阵,提升技术实力,增加前瞻产品定义,以迎需求回暖,更好应对海外龙头竞争。

 

产业链:

模拟芯片产业链的上游包括半导体材料、晶圆制造和半导体设备等。其中,晶圆制造包括芯片制造、晶圆代工和封装测试;半导体设备包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等;半导体材料则是生产芯片不可或缺的晶圆、电子特气、湿化学品等。中游为模拟芯片的设计和销售,主要产品有电源管理芯片、信号链芯片等;下游则是模拟芯片的应用领域,涵盖通信、汽车电子、工业及消费电子等广泛行业。

模拟芯片产业链结构图

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资料来源:华创证券

模拟芯片的下游市场分散且广泛,涉及通讯、汽车、工业、消费电子等诸多领域,其中,通讯(含智能手机)、工业和汽车占比较高,均超过 20%。从增速来看,目前汽车类产品是模拟芯片贡献主要成长动能,根据中国电动汽车百人会数据显示,2020 年全球单车模拟芯片价值量约 150 美元,到 2027 年,单车模拟芯片价值量将达到 300 美元,年复合增长率超过 10%,电动化与智能化的发展使汽车成为模拟芯片潜力最大的下游应用。

 

大陆相关企业:

圣邦股份:

圣邦股份是国内领先的模拟集成电路设计公司,产品涵盖电源管理芯片和信号链芯片,涉及 32 大类5200 余款料号,广泛应用于消费电子、工业控制、新能源、汽车电子、医疗电子、可穿戴设备及通信领域。电源管理芯片:电源管理芯片是公司的核心业务,占营收比重约 70%。随着下游需求逐步复苏,尤其是消费类电子景气度率先上行,公司深度绑定核心客户,叠加模拟行业竞争趋缓,我们预计公司 2024-2026 年电源管理芯片营收实现 22.20/27.99/33.73 亿元,毛利率为 48%/48%/48%。信号链芯片:信号链芯片为公司的第二核心业务,占营收比重约 30%。目前消费电子已经进入补库阶段,预计工业将于 24Q3 进入景气度上行期,我们预计公司 2024-2026 年信号链产品营收实现10.27/12.53/14.82 亿元,毛利率为 62.54%/63%/63%。

 

纳芯微:

公司为提供模拟及信号芯片的领先企业,产品广泛应用于信息通讯、工业控制、汽车电子和消费电子等领域。公司于 2013 年成立,基于信号链技术,由传感器信号调理 ASIC 芯片向前后端拓展,逐步形成信号感知、系统互连、功率驱动三大板块布局。公司模拟芯片产品不断丰富。公司围绕各个应用场景进行产品开发,由传感器信号调理 ASIC 芯片出发,向前后端拓展并推出了集成式传感器芯片、隔离与接口芯片以及驱动与采样芯片,形成了信号感知、系统互联与功率驱动的产品布局。产品料号齐全,成功进入国内主流汽车供应链。目前已能提供千余款可供销售的产品型号,广泛应用于信息通讯、工业控制、汽车电子和消费电子等领域。尤其是公司凭借过硬的车规级芯片开发能力和丰富的量产、品控经验,积极布局应用于汽车电子领域的芯片产品,已成功进入国内主流汽车供应链并实现批量装车。

 

 

 

 

免责声明:本文章不涉及投资建议,仅供分享观点所用。

参考资料:

东海证券:历周期模拟芯片稳中维良,拓新域国内厂商辟土开疆

来觅数据:长坡厚雪,模拟芯片或将迎来并购热潮

东兴证券:模拟芯片行业,连接数字世界和物理世界的桥梁,国内模拟 IC 行业百舸争流